1、一.PWM調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)自從全控型電力電子器件問(wèn)世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開(kāi)關(guān)控制方式，形成了脈寬調(diào)制變換器-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流PWM調(diào)速系統(tǒng),與V-M系統(tǒng)相比，PWM系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性。(1)主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少。(2)開(kāi)關(guān)頻率高電流容易連續(xù)，諧波少電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小。(3)低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1: 10000左右。(4)與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。(5)功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小,當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗不大，因而裝置效率較高。(6)直流電源采用不可控整

2、流時(shí)電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。由于有上述優(yōu)點(diǎn),直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，特別是在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中,已經(jīng)完全取代了V-M系統(tǒng)。二.單閉環(huán)調(diào)速直流調(diào)速系統(tǒng)的介紹單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作過(guò)程和原理:電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)階段，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速(電壓)低于給定值,速度調(diào)節(jié)器的輸入端存在一個(gè)偏差信號(hào)，經(jīng)放大后輸出的電壓保持為限幅值,速度調(diào)節(jié)器工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài),速度調(diào)節(jié)器的輸出電壓作為電流給定值送入電流調(diào)節(jié)器，此時(shí)則以最大電流給定值使電流調(diào)節(jié)器輸出移相信號(hào),直流電壓迅速上升,電流也隨即增大直到等于最大給定值，電動(dòng)機(jī)以最大電流恒流加速啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的最大電流(堵轉(zhuǎn)電流)可以通過(guò)整定速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值來(lái)

3、改變。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到給定轉(zhuǎn)速后，速度調(diào)節(jié)器輸入端的偏差信號(hào)減小到近于零,速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài),閉環(huán)調(diào)節(jié)開(kāi)始起作用。三.調(diào)節(jié)器的作用在控制系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)節(jié)器是為了改善系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能。在采用了PI調(diào)節(jié)器以后，構(gòu)成的是轉(zhuǎn)速單閉環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)。改變比例系數(shù)和積分系數(shù)，可以得到振蕩、有靜差、無(wú)靜差、超調(diào)大或啟動(dòng)快等不同的轉(zhuǎn)速曲線。如果把積分部分取消，改變比例系數(shù)，可以得到不同靜差率的響應(yīng)曲線直至振蕩曲線;如果改變PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，可以得到超調(diào)量不一一樣、調(diào)節(jié)時(shí)間也不一樣的轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線。經(jīng)過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性是一對(duì)矛盾， 必須根據(jù)工程的要求，選擇一個(gè)合適的PI參數(shù)。在本

4、實(shí)驗(yàn)中，我通過(guò)實(shí)驗(yàn)試湊法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)逐步確定參數(shù)的選擇，取得了較為良好的結(jié)構(gòu)四.有靜差單閉環(huán)PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)仿真模型如下圖(1)主電流模型的建立與參數(shù)設(shè)置主電路由直流電動(dòng)機(jī)本體模塊、Universal Bridge橋式電路模塊、負(fù)載和電源組成,電動(dòng)機(jī)本體模塊參數(shù)為默認(rèn)值，橋式電路參數(shù)設(shè)置:橋臂數(shù)為2,電力電子裝置為MOSFET/Diodes，其他參數(shù)為默認(rèn)值，電源參數(shù)為220V，勵(lì)磁電源為220V，負(fù)載為50。(2)控制電路模型的建立與參數(shù)設(shè)置控制電路由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR、PWM發(fā)生器、轉(zhuǎn)速反饋和給定信號(hào)等組成。ASR采用P模塊,參數(shù)設(shè)置: Kp=1。輸出限幅為10-10。直流電源參數(shù)和

5、直流勵(lì)磁電源參數(shù)均為220V，反饋系數(shù)為0. 1,給定信號(hào)為10,在2s時(shí)給定信號(hào)變?yōu)?10。(3)系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置仿真中所選擇的算法為ode23tb,Start設(shè)為0,Stop設(shè)為3.5s。仿真結(jié)果如下圖中黃色曲線為轉(zhuǎn)速曲線，藍(lán)色為電流曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)較快，存在超調(diào)，同時(shí)存在一定靜差，在第1.5秒給出負(fù)載擾動(dòng)后，系統(tǒng)任然存在超調(diào)量較大的問(wèn)題。將p改為0.5其他參數(shù)不變的仿真結(jié)果如下可以發(fā)現(xiàn)在前一段系統(tǒng)的超調(diào)有所減小，但是靜差有所增大，同時(shí)調(diào)整時(shí)間比p=1時(shí)的更大。在在第1.5秒給出負(fù)載擾動(dòng)后，系統(tǒng)超調(diào)量較p=1有所減小，但是任然較大，同時(shí)調(diào)整時(shí)間比之長(zhǎng)，說(shuō)明當(dāng)p過(guò)小時(shí)會(huì)影響系統(tǒng)

6、的響應(yīng)速度，同時(shí)增大靜差五.無(wú)靜差單閉環(huán)PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)仿真模型如下(1)主電流模型的建立與參數(shù)設(shè)置主電路由直流電動(dòng)機(jī)本體模塊、Universal Bridge橋式電路模塊、負(fù)載和電源組成,電動(dòng)機(jī)本體模塊參數(shù)為默認(rèn)值，橋式電路參數(shù)設(shè)置:橋臂數(shù)為2,電力電子裝置為MOSFET/Diodes,其他參數(shù)為默認(rèn)值，電源參數(shù)為220V，勵(lì)磁電源為220V，負(fù)載為50。(2)控制電路模型的建立與參數(shù)設(shè)置控制電路由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR、PWM發(fā)生器、轉(zhuǎn)速反饋和給定信號(hào)等組成。ASR采用PI模塊,參數(shù)設(shè)置: K,=0.1,K;=1。輸出限幅為10-10。直流電源參數(shù)和直流勵(lì)磁電源參數(shù)均為220V，反饋系數(shù)為0. 1,給定信號(hào)為10,在1.5s時(shí)給定信號(hào)變?yōu)?10。(3) PWM發(fā)生器的建模直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)仿真關(guān)鍵是PWM發(fā)生器的建模,PWM發(fā)生器模型如下(4)系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置仿真中所選擇的算法為ode23tb,Start設(shè)為0,Stop設(shè)為3.5s。仿真結(jié)果如下圖中黃色曲線為轉(zhuǎn)速曲線，藍(lán)色為電流曲線。開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)速度一般，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)1.5s發(fā)生負(fù)載擾動(dòng)時(shí)，電流也隨之發(fā)生突變，電機(jī)轉(zhuǎn)速同時(shí)改變。由圖可以得出電機(jī)的響應(yīng)速度較快，同時(shí)超調(diào)量較小，但響應(yīng)不是很迅速。當(dāng)把pi調(diào)節(jié)器的p增大為0.5，其他參數(shù)不變，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的響應(yīng)變得更快了，但是調(diào)整時(shí)間有所增長(zhǎng)，超調(diào)量也有所增大